0449-铲平机的设计【全套16张CAD图+文献翻译+说明书】
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  • 第一章 绪论
    1.1项目的研究意义
    20世纪70年代以来,由于工业的不断发展,废物处理场地紧张,处理费用浩大,又由于资源的缺乏,提出了“资源循环”的口号,开始从固体废物中回收资源和能源,即资源化。废旧橡胶是固体废物的一种,其来源主要是废橡胶制品,即废的轮胎、力车胎、胶管、胶带、工业杂品等;另一部分来源于橡胶制品厂生产过程中的 边角、余料和废品。此外,废旧轮胎造成的环境污染是严重的:整条废轮胎堆积在一起变成了蚊虫孳生的理想场所,这些蚊虫导致脑炎等传染疾病。整条废轮胎不会自然,但是,任何想纵火的人,只要稍微借助一下助燃的东西就能引起难以扑灭的大火,可见废轮胎堆积既是危害健康的祸源,又是环境安全的定时炸弹。当然,橡胶的废与不废都是相对的,他们本身都有特定的属性和用途,都有被人类所利用以及循环利用的可能。一切所谓的“废物”只不过是物质的形态性质或者是用途发生了变化,而他们本身可以利用的属性并没有消失,只要被人们发现和利用,就能重新发挥它的作用,由“废物”变为“宝物”,而且有些东西只是在一定地点、一定的条件下,失去了它的使用价值成为了“废物”,而通过再次的加工等途径又会获得其使用价值,铲平机正是废旧轮胎回收利用过程中的一种加工设备,在目前能源日趋紧张的形废轮胎势下,铲平机回收利用废轮胎不仅可以节约资源、能源,而且对于保护环境具有重要的意义。
    1.2国内外现状
    废橡胶的回收利用率在近年不断的提高。其中,美国提高了90%,1992年总计利用约6800×10的四次方吨废旧轮胎,利用率为27%。原西德提高了20%~30%,1989年废轮胎的利用量为45。5×10的四次方吨,占废橡胶产生量的60%。日本提高了12%,1992年废橡胶的回收利用率为92%,中国废橡胶的回收利用率为50%。从再生资源和保护环境的观点出发,人们越来越重视废橡胶的综合利用。美国福特汽车公司和Symene公司最近联合开发出一种回收废旧汽车轮胎再加工成刹车片等汽车零件的新技术。目前全世界每天生产轮胎大约二百万只,每年全世界废弃的汽车轮胎近二点四亿只,这一方面是橡胶材料的极大浪费,一方面也对环境造成很大的破坏。美国当前也只有百分之五的废旧轮胎得到再利用。其中主要是利用热塑技术加工成地面铺设材料的筒单再利用产品,其主要原因是由于橡胶加工成型汽车轮胎后,本身的化学结构发生了根本性的变化,使再利用变得极为困难。
    我国废旧轮胎回收利用现状等有关方面提供的资料初步统计,分布在全国公交、化工、冶金、煤炭、矿山、轻工、交通、物资等部门的旧轮胎翻新企业约500家,具有一定规模的轮胎修补企业约1000家,但这样的回收利用主要是重新进行化学的加工或者是轮胎修补,前者成本高、不经济,而对于后一种利用方法则是没有解决根本的问题,目前,对轮胎进行机械加工的环境保护的绿色设计,废旧轮胎这方面的设计还刚刚起步,还处于研发设计阶段,因此,铲平机的改进、设计在废旧轮胎的回收利用中将起着非常大作用,在国内有着广阔的发展前景。
    1.3 铲平机的应用
    铲平机是废旧轮胎回收利用中进行机械加工的重要设备,目前,在国内外是属于一种绿色的加工设备,主要是对废旧轮胎表面的一层进行铲平,再把铲平好的废旧橡胶切割成一片一片的,然后再通过钉磨机的磨削,加工成有一定斜度的橡胶片,然后再把这一小片一小片的橡胶通过挤压机挤压在一起,最后成为实心的橡胶轮胎。这种轮胎在目前在外国广泛应用于农用机车上和割草机上。铲平机结构简单,使用方便,所加工的废旧轮胎范围比较广泛, 而且,此铲平机对废旧轮胎进行机械加工是一种保护环境的绿色加工,在处理废旧轮胎的各种机器的设计研究还刚刚起步, 还处于研发设计阶段的今天,可以根据具体加工的废旧橡胶的实际情况,对铲平机进行简单的改进,完全可以应用于在其它废旧橡胶的加工程序中,因此,在注重节约资源和能源,保护周围环境,不断发展的今天而言,铲平机在未来的废旧轮胎的回收利用中将有十分广泛的应用领域,在国内外有着广阔的发展前景。
    第二章 总体设计
    2.1总体布局设计
    铲平机最终要实现的是通过两个齿滚的相反方向的转动使被加工的废旧橡胶轮胎绕一个圆心,呈现出圆的轨迹运动,从而实现废旧橡胶轮胎的切削加工,所以,铲平机的设计包括确定传动方案、选择电动机、合理分配传动比以及计算传动装置的运动和动力参数,为设计各级传动件和转动件创造一些必要的条件。
    方案1
    铲平机的机架支撑部分主要是有两部分构成的,即铲平机的机架和两个支腿,这样设计的结构虽然可以节省钢材料降低成本,但是,由于铲平机机架是由两部分连接而成的,在加工过程中所承担的振动也不同,于齿滚加工部分主要是由两个支腿来支撑,减振效果不好,所以,在实际加工时稳定性能不好,产生振动,从而影响废旧轮胎加工的质量 。

    方案2



    综上分析后,此铲平机机架采用方案2
    由于加工橡胶的转速不是很高,从电动机的输入部分到齿滚的输出部分,中间传动的主要设计部件有减速器、改向器等。其次,是铲平机机架、铲平机侧板等的设计;以及其它部分的结构:实现切割的刀架结构的设计;切割橡胶时起到支撑橡胶的刀片按滚部分的设计;为加工废旧橡胶提供直接动力的齿滚传动部分的设计等等。下面大致介绍各个部分的结构和实现的功能:
    改向器 由两个传动轴带动两个齿滚,两个齿滚的转动方向是相反的,并且两个齿滚并不是平行的,而是有一个很小的角度,当两个相反的齿滚转动时,使被加工的废旧橡胶轮胎绕一个圆心,曾圆的轨迹运动,从而实现废旧橡胶轮胎的切削加工。
    刀架结构 刀具是用沉头螺栓固定在刀架上的,而刀架的结构是主要是由弧形角度板和刀片支架构成,通过丝杠来调整使刀架上下移动从而带动刀具上下移动,达到调整高度的目的。
    刀片按滚部分,由弧形角度板、刀片按滚绞链、刀片按滚连杆轴、刀片按滚等组成。

    图1刀片按滚

    图2刀片按滚铰链

    图3角度板
    由于废旧轮胎的废旧橡胶来源于各种各样的汽车、重型机车、农用机车、卡车等等,种类和型号的不同使要加工的废旧橡胶的厚薄也不同,所以,为了扩大铲平机的加工范围,实现更广泛的废旧轮胎的加工,实现加工的动力部分的齿滚设计成可以上下可调整,用来加工不同厚度的橡胶。
    通过具体的分析确定如下的传动方案:
    电动机 蜗杆减速器 改向齿轮箱 齿滚

    传递动力的布局方案如下图所示:

    图4







    2.2各传动轴的数据计算
    2.2.1 选择电动机的类型和结构形式:
    Y系列电动机为全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,用于空气中不含易燃、易爆或者腐蚀性气体的场合,适用于电源电压380伏,且无特殊要求的机械上,如机床、运输机,也用于某些高启动转矩的机器上。
    按照工作条件和要求,选择一般用途的这种三相异步电动机,卧式封闭结构。
    2.2.2选择电动机的容量:
    工作机所需的功率:

    电动机所需的功率:

    从电动机到齿滚轴之间传动装置的总效率为:

    选择电动机的额定功率 :使 =(1~1.3)
    查手册后选取电动机为:
    电动机的型号
    额定功率
    满载转速
    2.2.3计算各轴的转速:
    蜗杆轴 :

    蜗轮轴 :

    改向齿轮轴 :
       
    齿滚轴 :

    2.2.4计算各轴功率:
    (1)蜗杆轴的功率 :

    (2)蜗轮轴的功率 :

    (3)改向齿轮轴的功率 :

    (4)齿滚轴的功率 :

    2.2.5 计算各轴的转矩:
    (1)蜗杆轴的转矩:

    (2)蜗轮轴的转矩:

    (3)改向齿轮轴的转矩:

    (4)齿滚轴的转矩:














    第三章 蜗杆减速器的设计
    3.1确定蜗杆减速器的总体结构
     蜗杆减速器传动比大,结构紧凑,但效率低,用于中、小功率、输入轴与输入轴垂直交错的传动。
    蜗杆下置式:
    蜗杆与蜗轮啮合处的冷却和润滑都较好,同时蜗杆轴承的润滑也比较方便,但当蜗杆圆周速度太大时,搅油损失大,一般用于蜗杆圆周速度小于等于4~5米/秒,传动比的范围是10~40。
    蜗杆上置式:
    装拆方便,蜗杆的圆周速度允许高一些,但蜗杆轴承的润滑不太方便,需要才用特殊的结构措施,一般用于蜗杆圆周速度大于4~5米/秒,传动比的范围是10~40。

    左图为蜗杆上置式,右图为蜗杆下置式。
    此铲平机采用蜗杆在上的蜗杆减速器结构:

    蜗轮轴以及蜗杆轴上都是采用单列圆锥滚子轴承,蜗杆的轴端轴承为固定式,在安装时轴承必须留有轴向的间隙,用来防止蜗杆膨胀而使轴承产生轴向的附加压力,蜗杆、蜗轮、轴承等都是用机座内的润滑油润滑的,蜗杆轴上轴承的润滑油是由蜗杆将油甩到机盖壁上铸造的油沟而进入轴承;蜗杆轴上的轴承的润滑油则靠安装在蜗轮两端面的刮油板,将油导入机座上的油沟而进入轴承,蜗杆转向变化时,刮油板都能起作用。机座采用剖分式结构,并且在外机座壁上铸有散热片,机座上的散热片作成垂直方向,用来有利于热传导;在蜗杆一端装有风扇,用来冷却机盖,机盖上散热片作成水平的方向,便于空气流动。
    3.2蜗杆的设计计算
    3.2.1根据蜗杆齿面接触强度计算:
    此蜗杆传动属于一般用途等特点,由表可以查得:
    蜗杆选用45钢,表面淬火,硬度大于45HRC
    蜗轮齿圈通过查表得:
    选用无锡青铜,砂模铸造
    蜗杆头数 :
    传动比 5~8 7~16 15~32 30~83

    6 4 2 1

    由上表可取 =1
    1、 许用接触应力 :
    由材料的许用接触应力表可以查得:

    2、 蜗轮传递的转矩 :

    3、 —载荷系数 :
    公式中:
    (1) ——为动载荷系数:由于蜗杆传动一般比较平稳,动载荷要比齿轮传动的小的多,故 值可取定如下:
    对于精确制造,且蜗轮圆周速度:
    当 时,取 =1.0~1.1
    当 时,取 =1.1~1.2
    (2) ——为齿向载荷分布系数:
    当蜗杆传动在平稳载荷下工作时,载荷分布不均匀现象将由于工作表面良好的摩合而得到改善,此时可取 =1.0;
    当载荷变化大或者冲击振动时,蜗杆由于变形不固定,不可能因跑合使载荷分布均匀,这时取 =1.3~1.6:蜗杆刚度大时,取小值,反之,取大值。
    (3) ——为使用系数
    工作
    类型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
    载荷性质 均匀
    无冲击 不均匀
    小冲击 不均匀
    大冲击
    每小时
    起动次数 < 25 25~50 > 50
    起动
    载荷 小 较大 大

    1 1.15 1.2


    4、 初选蜗杆导程角 :

    蜗杆头数
    1 2 4 6
    蜗杆倒程角 :





    初步取 = ,压力角 。

    1126.33
    由表14-11查得 =1250
    3.2.2蜗杆的尺寸计算:
    模数:
    分度圆直径:
    导程角 :


    蜗杆齿顶圆直径 :






    3.3蜗轮的计算
    传动比
    蜗轮的齿数:

    蜗轮的分度圆直径:   

    蜗轮喉圆直径:

    蜗轮齿根圆直径 :

    蜗轮咽喉母圆半径:

    蜗轮宽度 :

    中心距:

    符合推荐的中心距,所以不需要变位




    3.4蜗杆切向速度计算

    蜗杆圆周速度:

    滑动速度:

    3.5精度等级的选择
    考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 选用8级精度。
    3.6蜗杆传动的效率计算
    闭式蜗杆传动的功率损耗一般包括三部分,即啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及浸入油池中的零件搅油时候的溅油损耗。
    因此总效率为:
    公式中, 、 、 分别为单独考虑啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及溅油损耗的效率。而蜗杆的传动总效率,主要取决于计入啮合摩擦损耗时候的效率 ,
    (1) 传动啮合效率:,
    当蜗杆主动时计算公式:

    式子中,
    ——普通圆柱蜗杆分度圆柱上的导程角;
    ——当量摩擦角, ,
    其数值可以根据滑动速度 由表选取。
    查表后得当量摩擦角


    公式中 ——蜗杆分度圆的圆周速度,单位
    ——蜗杆分度圆直径,单位
    ——蜗杆的转速,单位
    (2)搅油损失的效率:
    (3)轴承的效率:
    总效率为:
    =
    3.7蜗轮弯曲疲劳强度验算
    齿根弯曲疲劳极限: 由表8.8查

    弯曲疲劳最小安全系数:

    许用弯曲疲劳应力:

    合格,满足要求
    3.8蜗杆热平衡计算
    蜗杆传动由于效率低,所以工作时发热量大。在闭式传动中,如果产生的热量不能即使散逸,将因为油温不断升高而使润滑油稀释,从而增大摩擦损失,甚至发生胶合。所以,必须根据单位时间内的发热量等于同时间内的散热量的条件进行热平衡计算,来保证油温稳定地处于规定的范围内。
    由于摩擦损耗的功率 ,
    则产生的热流量为
    公式中 : ——蜗杆传递的效率,单位
    以自然冷却的方式,从箱体外壁散发到周围空气中去热流量 :

    公式中:
    ——箱体的表面传热系数,
    可以取 = ,
    当周围空气流通良好时,取偏大值;
    ——内表面能被润滑油所飞溅到,而外表面又可为周围空气所冷却箱体表面面积,单位为
    ——油的工作温度,一般限制在 ,最高不应超过 ;
    ——周围空气的温度常温情况可取为 ;
    按照热平衡条件 ,可求得在既定工作条件下的油温 为:

    或者在既定条件下,保持正常工作温度所需要的散热面积 为:

    在 大于 或者有效的散热面积不足时,则必须采取措施,以提高散热能力。通常采取:
    1. 加散热片增大散热面积
    2. 在蜗杆轴端加装风扇,以加速空气流通。
    3. 在传动箱内装循环冷却管路。
    3.9蜗杆传动的润滑
    润滑对蜗杆传动来说,具有特别重要的意义。因为当润滑不良时,传动效率将明显的降低,并且会带来剧烈的磨损和产生胶合破坏的危险,所以往往采用粘度大的矿物油进行良好的润滑,在润滑油中还加入添加剂,使其提高抗胶合的能力。
    1.润滑油:润滑油的种类很多,需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件合理选用。
    蜗杆传动常用的润滑油的表格:


    全损耗系统用油牌号

    68
    100
    150
    220
    320
    460
    680
    运动粘度 61.2~
    74.8 90~
    110 135~
    165 198~
    242 288~
    352 414~
    506 612~
    748
    运动指数不小于
    90
    90
    90
    90
    90
    90
    90
    倾点/
    不高于
    -8
    -8
    -8
    -8
    -8
    -8
    -5
    闪点/
    不低于
    180
    180
    200
    200
    200
    200
    220

    2.润滑油粘度及其给油的方法:
    一般根据相对滑动速度及其载荷类型进行选择。
    对于闭式传动,常用的润滑油粘度及其给油的方法见下表格:
    蜗杆传动
    相对滑动速度 0~1 0~2.5 0~5 >5~10 >10~15 >15~25 >25
    载荷类型 重 重 中 不限 不限 不限 不限
    运动粘度 900 500 350 220 150 100 80
    给油方法 油池
    润滑 油池
    润滑 油池
    润滑 油池
    或喷油 0.7 2 3

    如果采用喷油润滑,喷油嘴要对准蜗杆啮入端,蜗杆正反转时,两边都要装有喷油嘴,而且要控制一定的油压。
    3.润滑油量:
    对于闭式蜗杆传动采用油池润滑时,在搅油损耗不致过大的情况下,应有适当的油量。这样不仅有利于动压油膜的形成,而且有助于散热。对于蜗杆上置式时,浸油深度约为蜗轮外径的1/3。

    第四章 改向箱齿轮的设计计算
    4.1材料选择
    由于改向齿轮传动是用于一般工作,速度不高,故选用7级精度。改向齿轮的传动比为 ,只是用来改变两个传动轴的方向,所以,选择齿轮材料为40 ,调质处理,硬度为
    通过计算可以得到如下的数据:
    该改向齿轮轴所传递的转速为 ,
    传递的功率为 ,
    传递的转矩为
    初步选择齿轮的齿数:

    4.2按照齿轮接触强度设计
    由设计计算公式进行计算,即:

    4.2.1确定公式中的各参数的数值:
    试选载荷系数 =1.3
    (1)计算小齿轮传递的转矩:
       
    (2)选取齿宽系数 :
    齿宽系数越大,轮齿就越宽,其承载能力就越大,但轮齿过宽,会使载荷沿着齿宽分布不均匀的现象严重,甚至偏载引起局部轮齿折断,因此,齿宽系数取值要适当,
    一般齿轮传动常用 ;
    通用减速器
    变速箱齿轮常用 = ;
    开式齿轮
    此减速器取
    (3)过查弹性影响系数表可得弹性影响系数

    (4)按照齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

    (5)计算应力循环次数:
    根据公式
     
    (6)由接触疲劳寿命系数图表可查得接触疲劳寿命系数

    (7)计算接触疲劳许用应力:
      取失效概率为1%,安全系数 ,
    由公式 计算:
     

    4.2.2设计计算:
    (1) 试计算小齿轮分度圆直径 ,代入 的数值:


    (2) 计算圆周速度 :

    (3) 计算齿宽 :

    (4) 计算齿宽与齿高之比 :
    模数
    齿高

    (5) 计算载荷系数 :
    计算齿轮强度用的载荷系数 ,包括使用系数 ,动载系数 ,齿间载荷分配系数 以及齿向载荷分布系数 ,即
    1. 使用系数 是考虑齿轮啮合时候外部邻接装置引起的附加动载荷影响的系数。这种动载荷取决于原动机械的特性、质量比、联轴器类型以及运动的状态等。
    2. 动载系数 ;对于直齿轮传动,轮齿在啮合的过程中不论上由双对齿啮合过渡到单对齿啮合,或者由单对齿过渡到双对齿啮合的期间,由于啮合齿对的刚度变化,也要引起动载荷,为了计及动载荷的影响,引入了动载系数 。齿轮的制造精度及圆周速度对轮齿啮合过程中产生动载荷的大小影响很大。提高制造精度,减少齿轮直径以及降低圆周速度,均可以减小动载荷。
    3.齿间载荷分配系数 :一对相互啮合的圆柱齿轮,在啮合区中有两对齿同时工作时,则载荷应分配在这两对齿上。由于齿间误差及弹性变形等原因,总载荷并不是按比例分配在这两条接触线上。因此其中一条接触线上的平均单位载荷可能会大,而另一条接触线上的平均单位载荷则会小,进行强度计算时当然按平均单位载荷大的数值计算。为此,引入齿间载荷分配系数 。
    4.齿向载荷分布系数
    当轴承相对于齿轮作不对称配置时,受载荷前,轴无弯曲变形,轮齿啮合正常,两个节圆柱恰好相切;受载荷后,轴产生弯曲变形,轴上的齿轮也就随之偏斜,这就使作用在齿面上的载荷沿接触线分布不均匀。当然,轴的扭转变形,轴承、支座的变形以及制造、装配的误差也是使齿面上载荷分布不均匀的因素。计算轮齿强度时,为了计及齿面上载荷沿接触线分布不均匀的现象,通常用系数 来表征齿面上载荷分布不均匀的程度对轮齿强度的影响。
    根据 ,7级精度,由动载系数表,
    查得动载系数
    直齿轮,假设 ,
    由表查得
    查得使用系数 =1
    7级精度,齿轮相对于支撑非对称布置时,

    将数据代入后得

    由 ,
    查表可以得
    故载荷系数为:

    (6)按照实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径:

    (7)计算模数






    4.3按照齿根弯曲强度计算
    弯曲强度的设计公式为:

    确定公式中的各计算数值:
    查得齿轮的弯曲疲劳强度极限
    查得弯曲疲劳寿命系数
    计算弯曲疲劳许用应力:
    取弯曲疲劳安全系数

    计算载荷系数:

    查取齿形系数
    查取应力校正系数
    计算齿轮的 的数值:
    =
    设计计算:


    对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可以取弯曲强度算得的模数并圆整为标准值 ,按照接触强度算得的分度圆直径,算齿轮的齿数:
    4.4几何尺寸计算
    1.计算分度圆直径 :



    2.计算中心距

    3.计算齿轮的宽度








    第五章 改向箱轴的强度计算
    5.1受力计算
    1. 改向箱轴即Ⅲ轴,通过前面的计算可以得到如下的数据:
    转速 ,
    传递的功率
    该轴上齿轮分度圆直径 ,
    传递的转矩
    圆周力 :

    径向力 :

    轴向力 :

    5.2初步确定轴的最小直径
    按照公式
    初步估算轴的最小直径
    选择轴的材料为45钢,调质处理。
    取 =70,于是得
    此轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径,为了使所选轴直径与联轴器的孔径相适应,故需要同时选择联轴器的型号。
    联轴器的计算转矩 ,取

    按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准 ,选用十字轴万节联轴器,半联轴器的孔径 ,故取轴 Ⅰ-Ⅱ ,半联轴器的长度82,半联轴器与轴配合的毂孔长度 。
    5.3轴的结构设计
    轴的结构工艺性是制轴的结构形式,应方便加工和装配轴上的零件并且生产效率高,成本低,一般地说,轴的结构越简单,工艺性越好,因此,在满足使用要求的前提下,轴的结构形式应尽量简化,为了便于装配零件并去掉毛刺,轴端应制出 倒角,需要磨削加工的轴段,应留有砂轮越程槽,为了减少装夹工件的时间,同一轴上不同轴段的键槽应布置在轴的同一母线上,为了减少加工刀具种类和提高劳动生产率,轴上直径的相近处的圆角、倒角、键槽宽度和退刀槽宽度、砂轮越程槽宽度等应尽可能采用相同的尺寸。
    5.4拟定轴上的装配方案
    轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提,对轴的结构形式起着决定性的作用,所谓的装配方案就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互的关系。
    改向箱轴的装配方案是:齿轮、套筒、右端轴承、轴承端盖、半联轴器、轴端挡圈,依次从轴的右端向左端安装,左端安装套筒、左端轴承、轴承端盖、半联轴器、轴端挡圈。
    轴上零件的定位:此改向箱轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴承端盖、轴端挡圈等来保证的。齿轮的左端是利用轴肩定位,此定位方便可靠;齿轮的右端用套筒定位,轴上不需要开槽、钻孔和切制螺纹,因而不影响轴的疲劳强度,具有结构简单,定位可靠等优点,用轴端挡圈固定半联轴器,可以承受较大的轴向力。轴承端盖用螺钉与改向箱体联接,而使轴承的外圈得到轴向定位。
    5.5根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

    5.5.1确定轴的各段直径和长度:
    为了满足半联轴器的轴向定位要求,Ⅰ-Ⅱ段右端制出一轴肩。
    Ⅱ-Ⅲ段轴上安装滚动轴承,初选滚动轴承。因轴承同时承受径向力和轴向力的作用,而且轴的转速不高,故选用角接触球轴承。参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组,标准精度级的 ,其尺寸为 ,故Ⅱ-Ⅲ段轴直径
    取安装齿轮处的轴段Ⅳ-Ⅴ的直径 ,齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位。已求得齿轮轮毂宽度为 ,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取轴段Ⅳ-Ⅴ的长度为
    (1) 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高度 ,长度为
    (2) 轴承端盖的总宽度为 ,套筒宽 ,轴承端盖的最外圆直径为
    (3) 轴段Ⅴ-Ⅵ和轴段Ⅵ-Ⅶ的尺寸与左端的相同,大致曾对称。
    5.5.2轴上零件的圆周定位:
    齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。根据安装齿轮处的轴段Ⅳ-Ⅴ的直径 ,由手册查得平键截面 ,键槽用键铣刀加工,长为 (标准键长见 ),同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选齿轮轮毂与轴的配合为 ;同样,半联轴器与轴的联接,选用平键为 半联轴器与轴的配合 。滚动轴承与轴的周向定位上借过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为 。
    取轴端倒角为 ,各轴肩处的圆角半径为 。
    5.6求轴上的载荷
    首先根据轴的结构图作出轴的计算简图,在根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。
    从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面 是轴的危险截面。
    该截面的相关计算如下:
    5.6.1水平方向的支持反力分别为 ,

    (1) 由左边两个式子可以得出:
    (2)

    5.6.2 垂直方向的支持反力分别为 ,

    (1)
    (2)
    由上边两个式子(1)、(2)可以得出:



    5.6.3扭矩 :

    5.6.4弯矩 :



    5.6.5总弯矩:


    5.7按弯扭合成应力校核轴的强度
    进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。
    通常由弯矩所产生的弯曲应力 是对称循环变应力,而由扭矩所产生的扭转切应力 则常常不是对称循环变应力,为了考虑两者循环特性不同的影响,引入折合系数 ,
    则计算应力为:
    公式中的弯曲应力为称循环变应力。
    当扭转切应力为静应力时, 取 ;
    当扭转切应力为脉动循环变应力时, ;
    当扭转切应力为对称循环变应力时, ;
    轴的弯扭合成强度条件为:

    公式中 ——轴的计算应力,单位为
    —— 轴所受到的弯矩,单位为
    —— 轴所受到的扭矩,单位为
    —— 轴的抗弯截面系数,单位为
    ——对称循环变应力时轴的许用弯曲应力
    取 ,轴的计算应力为:

    前已选定轴的材料为45钢,调质处理,查得 =60 ,因此, 〈
    所以,安全。
    5.8精确校核轴的疲劳强度
    5.8.1判断危险截面
    截面Ⅱ、Ⅵ,只受到扭矩作用,虽然键槽、轴肩以及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度,但由于轴的最小直径是按照扭转强度较为宽裕地确定的,所以截面Ⅱ、Ⅵ均无需要校核。
    从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面Ⅳ和Ⅴ处过盈配合引起的应力集中最严重;从受到载荷的情况来看,截面 上的应力最大。截面Ⅴ的应力集中的影响和截面Ⅳ的相近,但截面截面Ⅳ不受到扭矩的作用,同时轴径也比较大,故不必作强度校核。截面 上虽然应力大,但应力集中不大(过盈配合以及键槽引起的应力集中均在两端),而且这里轴的直径最大,故截面也不必校核。键槽的应力集中系数比过盈配合的小,因而该轴只需要校核截面Ⅴ左右两侧即可。
    5.8.2截面Ⅴ的右侧:
    抗弯截面系数:

    抗扭截面系数:

    截面Ⅴ的右侧弯矩 为:

    截面Ⅴ上的扭矩 为:

    截面上弯曲应力 为:

    截面上的扭转切应力 为:

    轴的材料为45钢,调质处理
    查得 , ,
    截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 和 可以由相应的表格查取。
    因 , ,
    经过插值后可以查得:

    查得轴的材料的敏性系数为:

    故有效应力集中系数由公式计算得:

    查得尺寸系数 扭转尺寸系数
    轴按照磨削加工,查得表面质量系数为:

    轴未经过表面强化处理,即 根据公式计算得到综合系数数值为:


    查得碳钢的特性系数:


    于是,计算安全系数 值,



    故可知安全。
    5.8.3截面Ⅴ的左侧:
    抗弯截面系数:

    抗扭截面系数:

    截面Ⅴ的右侧弯矩 为:

    截面Ⅴ上的扭矩 为:

    截面上弯曲应力 为:

    截面上的扭转切应力 为:

    过盈配合处的 值,用插值法求出,并取 ,于是得:


    轴按照磨削加工,查得表面质量系数为
    故得综合系数为:


    所以轴在截面右侧的安全系数为:



    故该轴在截面左侧的强度也是足够的。









    第六章经济性分析
    在机械生产加工的过程中,经济性一直都是追求的目标,力求用最少的投资获得最大的经济效益。加工废旧轮胎的此铲平机的经济性主要表现在以下几点:
    1.从选材方面:合适地选择各零件的材料可以降低耗材的成本。
    2.从设计方面和从加工方面:选择合理而又快速的设计方法这样可以缩减机床的设计周期;机床的零件加工是很重要的一个环节,它直接影响着机床的精度,除此之外,许多的零件机构都比较复杂,对它们进行加工时一般都采用数控机床来加工,它可以降低工人师傅的劳动强度、节省加工时间等等。在铲平机设计的过程中,大多数采用的是标准件的螺钉、螺母和螺栓等,购买方便,特殊加工的零件少,因此,采用标准件要比特殊加工的零件更经济。
    论文中对机床进行优化设计分析,这样可以在设计的同时还可以将每个零件进行应力分析,以确定所选择的材料的尺寸是否合理,这样做既直观又简单;对于机床中各主要零件的设计中,在选材方面都是在满足了设计要求及其强度要求下,而选择材料这样很好地减少了材料的浪费;在设计方面也是尽可能地简化零件的结构,在机床的整体设计上比较起以前的机床机构更加简单些;这样能很好地缩短零件的加工时间。整台机床的设计成本及其设计周期比以前的设计都得到了降低。
    铲平机是废旧轮胎回收利用过程中的一种加工设备,在目前能源日趋紧张的形废轮胎势下,铲平机对废轮胎回收利用不仅可以节约资源、能源,对于保护环境具有重要的意义,还可以由“废物”变为“宝物”, 这些都将带来可观的社会效益和经济效益。




          
    第七章绿色设计与生产
    7.1绿色设计产生的背景
    自20世纪70年代以来,工业污染所导致全球性环境恶化达到了前所未有的程度,生态危机日益严重,人们不得不重视这种环境污染的现实。在工业发达国家,产品的绿色标志制度相继建立,凡标有“绿色标志”的产品,表明该产品从生产到使用、回收的整个过程符合环境保护要求,对生态环境无害或危害极小,可以实现资源的再生与回收,这中产品大大地提高了在国际市场的竞争力。
    与经济发达国家相比,我国工业的技术水平还有较大的差距,工业产品还存在着资源和原料消耗大、环境污染严重、国际市场竞争能力相对较弱等问题。为了解决上述问题的可行途径,就是通过绿色设计与绿色制造技术,大力发展绿色产品,尽可能减少对环境的污染和资源的浪费,全面提高产品的竞争力。
    7.2 绿色产品的含义和优点
    绿色设计是由绿色产品的诞生所引伸的一种设计技术。因而,要进行绿色设计,首先有必要弄清什么样产品是绿色产品,绿色产品有何特点,以便于采取一定的方法和手段去设计绿色产品。
    7.2.1绿色产品的含义 绿色产品是相对传统产品而言的,至今还没有权威性的定义,为了便于对绿色产品的认识给出如下一些定义:
    1)绿色产品是指以环境和环境资源保护为核心概念而设计生产的、可以拆卸和分解的产品,其零部件经过翻新处理后可以重新里利用。
    2)绿色产品是将重点放在减少部件,使原材料使用合理化并能进行回收处理的产品。
    3)绿色产品是指从生产到使用乃至回收的整个过程都符合特定的环境保护要求,对生态环境无害或危害小,以及可以再生或回收、循环、再利用的产品。
    4)绿色产品是指其使用寿命完结时,部件可以翻新和重新里利用的产品。
    从上述定义可以看出绿色产品是指在产品全生命周期内,包括原材料制备、设计、制造、包装、运输、使用、回收、再用或再生过程,能节约资源和能源,对生态环境无危害或少危害,且对生产者及是使用者具有良好保护性的产品。
    7.2.2绿色产品的优点:
    1)优良的环境友好性。即产品从生产到使用乃至废弃回收处理的各个环节都对环境无害或危害甚小。这就要求企业在生产过程中选用清洁的原料、清洁的工艺过程,生产出清洁的产品;使用产品时不对使用者造成危害;报废产品在回收处理过程中很少产生废弃物。
    2)最大限度地利用材料资源。绿色产品尽量减少材料使用量,减少使用材料的种类,特别是稀有昂贵材料及有毒、有害材料。这就要求设计产品时,在满足产品基本功能的条件下尽量简化产品结构,合理选用材料,并使产品中零件材料能最大限度的再利用。
    3)最大限度地节约能源。绿色产品在其生命周期的各个环节所消耗的能源最少,能源的节约本身也是很好的环境保护手段。
    7.3绿色设计的主要内容
    1.绿色设计的描述与建模 准确全面地描述绿色,建立系统的绿色产品评价模型是绿色设计的关键。
    2.绿色设计的材料选择 绿色设计要求设计人员改变传统的选材程序和步骤,选材时不仅要考虑产品的使用要求和性能,还应考虑环境约束准则,同时必须了解材料对环境的影响,选用无毒、无污染材料,选用易回收、可重用、易降解材料。
    3.面向拆卸性设计 传统设计方法多考虑产品的装备性,很少考虑产品的可拆卸性。绿色设计要求把可拆卸作为产品结构设计的一项评价准则,使产品在报废以后其零部件能够高效地、不加破坏地拆卸,有利于零部件的重新利用和材料的循环再生,达到节省资源、保护环境的目的。
    产品类型千差万别,不同产品的拆卸性设计不尽相同。总体上,可拆卸性设计的原则包括:1)实现零件的多功能性,减少拆卸工作量;2)避免有相互影响的材料组合,避免零件的污损;3)易于拆卸,易于分离;4)实现零部件的标准化、系列化、模块化,减少零件的多样性。
    4.产品的可回收性设计 可回收性设计是指在设计是要充分考虑产品的各零部件回收再用的可能性、回收处理方法回收费用等问题,达到节省材料、节约能源,尽量减小环境污染的目的。可回收性设计的内容包括:
    (1)可回收材料的识别及标志
    (2)回收处理工艺方法
    (3)可回收性的结构设计
    (4)可回收性的经济分析与评价
    可回收性设计主要原则有:
    1)避免使用有害于环境及人体的材料
    2)减少产品所使用的材料种类
    3)避免使用与循环利用过程不相兼容的材料或零件
    4)使用便于重用的材料
    5)使用可重用的零部件
    5.绿色产品的成本分析 与传统成本分析不同,绿色产品成本分析应考虑污染物的处理成本、产品拆卸成本、重复利用成本、环境成本等,以达到经济效益与环境质量双赢的目的。
    6.绿色产品设计数据库 绿色产品设计数据库是一个庞大复杂的数据库,该数据库对绿色产品的设计过程起到举足轻重的作用。数据库包括产品全生命周期中环境、经济等有关的一切数据,如材料成分、各种材料对环境的影响、材料自然降解周期、人工降解时间、费用,以及制造、装备、销售、使用过程中所产生的附加物数量及对环境的影响,环境评估准则所需的各种判断标准等。
    7.4绿色设计的原则
    与传统设计相比,绿色设计应遵循如下的设计原则:
    (1)“零污染”原则 绿色设计应彻底抛弃传统的“先污染、后治理”的治理环境方式。应实施“预防为主、治理为辅”的环境保护策略。因此,设计时就必须充分考虑如何消除污染源,尽可能地做到零污染。
    (2)“零损害”原则 绿色设计应该确保产品在生命周期内对劳动者(生产者和使用者)具有良好的保护功能。产品设计时不仅要从产品的制造、使用、质量、可靠性等方面保护劳动者,而且还要从人技工程学和美学角度,避免对人们的身心健康造成危害,力求将损害降到最低程度。
    (3)技术先进原则 要使产品成为绿色产品,必须采用最先进的技术。因此,设计者应及时了解相关领域的新进展,发挥创造性,使产品具有良好的市场竞争力。
    (4)能量消耗最少原则 在选用能源类型时,应尽可能选用太阳能、风能等清洁、可再生的一次能源,而不是汽油等不可再生的二次能源,以有效地缓解能源危机;从设计上力求产品整个生命周期循环中能源消耗最少,减少能源的浪费。
    (5)资源最佳利用原则 包含两个方面内容:1)在选用资源时,应从可持续发展的观念出发,考虑资源的再生能力和跨时段配置问题,才不致由于资源不合理使用而加剧有限资源的枯竭,尽可能使用可再生资源;2)在设计时可能保证所选用资源在产品的整个生命周期中得到最大限度的利用。
    (6)生态经济效益最佳原则 绿色设计不仅要考虑产品所创造的经济效益,还要从可持续发展的观点出发,考虑产品在全生命周期内的环境行为对生态环境和社会所造成的影响。绿色产品生产者不仅要取得好的经济效益,也要取得良好的环境效益。
    人类社会的发展,特别是工业化进程的推进和城市规模的扩大,造成环境污染、生态破坏、资源枯竭,已经严重危机人类的生存和可持续发展。未来产品设计中应着眼于设计出健康、保健、安全和易于操作的设备或产品,使这些设备或产品的零部件易于取代和重复使用,尽量节约资源和能源,减少对环境的污染。
    绿色设计顺应了历史发展趋势,强调了资源的有效利用,减少废弃物排放,追求生命周期中对环境污染的最小化,对生态环境的无害化。所以铲平机在整个生产周期中应遵循绿色生产原则,极大的减少对环境的污染,走可持续发展的道路。
    结论
    两个多月的毕业设计,是对四年所学全部机械专业知识的验收,对知识的综合运用能力的一种锻炼,是大学整个教学中的重要环节,通过这个环节的训练,可以使我们把所学专业理论知识与实践生产加工相结合,在毕业设计的过程中分析实际问题,解决实际问题,逐步提高实际工作能力。毕业设计过程中,一方面是检验四年来的学习,对所学机械专业知识的做进一步的巩固,及时弥补知识掌握不扎实和空缺的地方,是对自身综合能力的再提高的过程。令一方面是培养我们一种独立从事科学研究的方法和工作能力,进一步提高我们的工艺,工装水平,使我们学的知识系统化,条理化,为将来的工作奠定一个坚实的基础。
    我毕业设计的题目是《铲平机的设计》,它是废旧轮胎回收利用中进行机械加工的重要设备,目前,在国内外是属于绿色产品的加工设备,铲平机结构简单,使用方便,所加工的废旧轮胎范围比较广泛, 因此,铲平机在未来的废旧轮胎的回收利用中将起着非常大作用,在国内有着广阔的发展前景。








    致谢
    两个多月紧张而忙碌的毕业设计,在指导教师的精心指导下,现在已经圆满的完成了。
    在毕业设计的过程中,翻阅了大量机械专业方面的设计资料,使自己的机械专业水平得到了很大的提高,绘图能力和查阅工具书的能力也得到锻炼,把以前所学的理论知识综合运用的实践生产中,也使自己了解到做一名工程技术人员应该具备的素质。
    在毕业设计的过程中,得到了指导老师--宋胜伟老师的耐心指导和帮助,不断帮我解决在设计过程中所遇到的各种问题,使得毕业设计顺利的进行。在此,我向宋老师表示由衷的感谢!
    在鸡西实习的过程中,得到孙桂兰老师的热情帮助, 在此,我向孙老师表示由衷的感谢!此外,在设计的过程中,也得到了其它老师及其同学的热情帮助,在此一并致以衷心的感谢!
    由于本人的知识和经验有限,设计中难免会存在不足之处,敬请老师批评指正。









    参考文献
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    生产胶粉—废旧轮胎回收利用的方向
    摘要:随着橡胶工业及汽车工业的发展,大量的废旧轮胎、橡胶制品及其边角废料也不断增多,据统计,我国每年仅轮胎报废量就不少于150万吨,并以每年10%的速度递增。由于不能得到综合利用,大多成为工业垃圾,既浪费了大量的可用资源,又造成了环境污染。
    关键词:胶粉 隔音壁
    随着橡胶工业及汽车工业的发展,大量的废旧轮胎、橡胶制品及其边角废料也不断增多,据 统计,我国每年仅轮胎报废量就不少于150万吨,并以每年10%的速度递增。由于不能得到综合利用,大多成为工业垃圾,既浪费了大量的可用资源,又造成了环境污染。长期以来,应用最广泛的处理废旧橡胶和废旧轮胎的方法是制造再生橡胶,但这种方法存在耗能高、劳动强度大、效率低,污染严重等问题。
    自七十年代以来,工业发达国家在废旧橡胶的二次利用方面有了很大的发展。尤其是九十年代以来,相继研究出常温和低温粉碎工艺制造微细硫化胶粉的方法并形成规模生产。这种精细胶粉(80--120目)是一种重要的添加剂。例如,将精细胶粉添加到天然橡胶中(一般橡胶制品的掺入量可达50%),可提高胶粉的静态性能,耐疲劳等动态性能。在德国,轮胎制品中加入20%的胶粉,可提高其耐磨性,延长轮胎的使用寿命,胶粉越细,提高的幅度越大。胶粉的价格只有天然橡胶的1/3一1/2,由此可大大地降低轮胎成本。精细胶粉还可以添加到塑料中,生产出来的橡塑材料,强度高、耐磨、弹性好、扩大了塑料的应用范围。在传统的建筑材料中添加精细胶粉,可生产出防震、防裂、防漏、耐用的新品建材。
    虽然目前利用废旧轮胎有翻新利用、切碎做燃料用于发电、化学裂解回收炭黑和燃料油、制成胶粒等多种途径,但国际上越来越趋向于利用废旧轮胎生产胶粉。因为橡胶粉有着不可替代的优势。后者没有再生胶生产所带来的污染,也没有其他二次污染。橡胶粉最神奇的地方在于,可使废旧轮胎的利用率达到100%,可以循环使用,是真正的循环利用并且可持续发展。美国的高速公路敷路材料中,规定必须在沥青中添加25%以上的胶粉,可以防冻、防滑、防水塌陷,并增强路面的静态及动态强度,大大提高路面的承载能力(约4倍)。
    目前我国在精细胶粉生产方面还处于落后状态。据不完全统计,全国大小再生胶企业近500家,总生产能力达70万吨,产量约30万吨以上,居世界首位。我国胶粉生产厂家大约有40多家,总产量约5万吨,其生产和应用总体落后,再生橡胶尚处于主导地位。
    按照《汽车工业“九五”规划纲要》,汽车工业将逐步发展成为国民经济支柱产业,与之配套的轮胎生产也将迅猛发展,这就给胶粉市场带来了巨大的发展潜力,据调查,仅山东省的轮胎生产企业,每年所需胶粉在万吨以上,而目前基本依靠进口解决。同时随着胶粉在其他领域的应用,其市场前景是极其广阔的。
    我国废旧轮胎生产胶粉技术的发展:
    我国胶粉生产始于80年代后期。1989年我国首次组团赴德国考察橡胶利用情况。“八五”规划中由青岛化工学院与山东高密再生胶厂、航空航天部第609研究所合作,承担原化工部下达的“低温冷冻法生产微细胶粉及其应用研究”的攻关项目,冷冻采用涡轮空气膨胀法,并于1993年通过鉴定。此后中国科学院低温工程中心、北京航空航天大学也开展了这方面研究工作。这期间,一些原生胶生产厂家利用粉研后的粗胶粉(40目左右中间产品),经活化处理生产数量不多的活化胶粉;同时,河北、江苏、辽宁、广东、山东、浙江等一些地区先后从美国、意大利、法国、德国等国家的不同公司引进10条以上生产线及单机设备,使我国胶粉生产开始起步,但这些生产线多采用常温法生产,几乎都只能生产粗胶粉和细胶粉(60目)。为此,国内一些机械设备制造厂也开始研制采用常温制备微细胶粉的设备。1996年以后,大连、江阴、无锡、珠海、嵊州、山西等地相继试制出了橡胶粉碎机并进行小规模生产,1998年深圳东部集团建设了常温胶粉生产,1999年珠海经济特区精业机电技术研究所和青岛绿叶橡胶有限公司研制成功了液氮冷冻法(JY型微细胶粉生产线),为我国制造微细硫化胶粉又提供了成套设备,可以预见未来的微细胶粉生产将会有较大的发展。
    常温辊压法在我国普遍使用。就生产总量来说,我国的废胶粉碎生产尚以常温辊轧法为主。一般采用双沟辊粗碎、双光辊或光辊细碎。在小型企业有的采用沟光辊同时进行粗碎和细碎,当然这样做投资少、占地小,但设备安全和产量均会受到限制。国外的粗碎机一般都比国内设备大,生产效率高。
    近年来国内开发了一种新型盘工粉碎机,以剪切研磨为原理,齿盘耐磨,工作寿命较长,可将粒度4毫米以下废胶块一次粉碎成粒度80目以上。经过研究发现,一定粒度的胶粉在一定性能要求下,胶粉的掺用量受到较大限制。要提高废旧橡胶利用价值,就得对胶粉进行改性。胶粉用各种表面处理方法改性,制成活性胶粉,不但大幅度提高掺用量,而且拉伸应用、疲劳生热、耐撕裂性、耐磨耗性都有提高。活性胶粉技术的发展,扩大了胶粉代替部分生胶的应用,改善了胶料加工性,保持了掺用量胶料的性能,减少了产品性能损失,同时掺用过程不需要大量投资。
    目前活性胶粉有三种生产方法:机械化学法、单体、聚合物涂层法和辐射法。我国国内采用机械化学法生产活性胶粉有了长足的进步,在辐射法生产丁基再生胶和胶粉方面取得了成果,在涂层包复技术方面做了大量工作。机工化学法以其操作简单、成本低、污染小、能耗低而成为国内外活性胶粉生产的主要方法。中科院大连化学物理研究所也研制出催化剂829、改性剂869。国内用单体、聚合物处理制造活性胶粉较引人注目的是华南理工大学用5份酚醛树脂处理粒径为0.6mm(30目)的胶粉。据分析酚醛树脂与硫化胶粉形成了互穿网络结构,同时酚醛树脂与基质胶相互扩散,产生共交联使界面层保持了较好的粘合,构成了稳定的多相体系。
    废旧橡胶(轮胎)常温法精细胶粉成套生产线:
    以废旧橡胶(轮胎)常温法精细胶粉成套生产线为主的浙江绿环橡胶粉体工程有限公司已经在浙江嵊州市成立。公司由浙江丰利粉碎设备有限公司、浙江天堂硅谷创业投资有限公司和嵊州市绿环机械制造有限公司联合投资创建。公司将累计投资1.5亿元建成国内最大规模的废旧轮胎常温精细粉碎设备生产基地及年产2万吨的精细橡胶粉加工示范生产线,并以此为中心,形成废旧轮胎回收处理、深加工及再生利用产业链的国家级工业园区。新创建的浙江绿环公司所拥有的成套生产线主要是由丰利公司引进德国技术研发的“废旧轮胎前处理设备”和绿环公司自主开发的“XJF型废旧橡胶常温法精细粉碎设备”相配套而成,开创了在常温条件下将废旧轮胎整胎工业化批量生产60-200目精细胶粉的先例。
    该常温法精细胶粉成套生产线在生产过程中仅需配备相应的供电装置和水源就可以在常温下将废旧轮胎整胎粉碎到40~200目的精细胶粉,不但能使废旧轮胎面胶和钢丝、帘布脱离,从而减少了制造胶粉的工作量和脱丝分离工序,并可提高钢丝的利用价值,降低生产成本,从技术上保证了胶粉的纯度,而且生产过程无任何的二次污染。整条生产线具有设备配置合理、出胶率高、使用寿命长、动力消耗低、噪音低和自动化程度高等优点,各项技术指标完全达到甚至超过了国外的低温冷冻粉碎生产线,也优于目前国内刚刚开发成功的空气涡轮冷却制冷胶粉生产技术,设备投资仅低温冷冻粉碎生产线的1/8左右,生产成本仅1/3。
    该常温法精细胶粉成套生产线主要由内圈切割机、内圈搓胶机、整胎破碎机、橡胶钢丝分离机、破胶机、纤维分离机、精碎机、分级机、自动称量包装系统、动力配电系统、计算机自控系统以及相关辅助设备组成。其主要工作原理及生产流程:废轮胎 → 内圈切割机 →整胎破碎机 →橡胶钢丝分离机 → 橡胶钢丝→分离机→ 破胶机 → 精碎机 → 空分机→ 包装机 →成品。
    在生产作业中,所有电器动力都可由计算机进行实时监控,并对全程开、关机顺序进行自动设定,真正实现了生产线的高可靠性运转;工作中需要的冷却水可循环使用;设有超细粉尘收集系统对整条生产线进行粉尘收集,真正做到“一尘不染”。生产线具有工艺路线先进,联动化、自动化程度高,生产成本低,产品质量高以及噪音低、无污染等特点,为我国常温生产精细胶粉走出了一条符合中国国情的新路子。
    废旧轮胎生产胶粉的市场利用空间:
    最近两年,胶粉工业已蓬勃发展,有关专家指出,胶粉工业代表着废旧轮胎资源综合利用的发展方向,一定会有广阔的市场前景。然而值得注意的是,胶粉工业形成伊始便陷入了一种有价无市的局面。究其原因,主要是胶粉的应用技术开发严重滞后。为此,专家们建议,胶粉工业当前的关建问题是要以市场需求为导向,以开发应用技术为手段,巩固和培育五大市场:
    1、轮胎市场
    早在1953年,美国就把一定粒径的胶粉用于轮胎生产。1989年,青岛橡胶二厂在国内首家将胶粉直接用于轮胎生产。1995年,胶粉应用在原化工部重点厂家和一些中小企业中普及,仅69家重点厂在其生产的1870万条轮胎中掺用的胶粉就达1.7万吨。由于天然橡胶价格下降,胶粉质量不稳定等因素,1996年后胶粉在轮胎生产中的应用出现滑坡,1999年起又开始回升。目前,中科进公司等企业生产的880目以上胎面胶粉已开始取代40目、60目活化胶粉,直接应用于轮胎的生产,效果很好。“轮胎市场”需进一步巩固和拓展。
    2、橡胶砖市场  
    自1995年我国台湾省厂商的橡胶砖制品在北京展览馆展出后,北京、绍兴、福州、南京等地陆续办厂。1999年6月《中国化工报》关于辽宁丹东《下岗夫妻成就大业,废旧轮胎脱胎换砖》的报道更是轰动全国,使20多个省、市区的部分企业,个人或行业主管部门都对橡胶砖产生了浓厚的兴趣。当前,要以北京市申办2008年奥运会为契机,争取推广在体育场馆、学校、幼儿园、社区、宾馆、办公楼等地铺设橡胶砖、橡胶地板、跑道、草坪等,这样不仅能消化万吨以上胶粉,而且能进一步拓宽国内外市场。
    3、高速公路市场
    用胶粉对沥青进行改性铺设公路应用也很广泛。中国已有一些省市如江西、湖北、广州、北京等地,相继铺设了试验路段。实践证明,用胶粉改性的沥青铺设的公路,可以减少路面龟裂和软化,路面不易结冰和打滑,提高了行驶安全性,还可以提高路面寿命,比一般的沥青路面的使用寿命至少提高了一倍。1.63公里的路面可以消耗掉1万条废轮胎。同铺设高速公路原理一样,在飞机跑道材料中掺用硫化胶粉,可增加跑道弹性和地面磨擦性,提高夏天抗日晒、冬天抗冰冻的能力。从而使飞机的起落平稳,安全可靠性提高,跑道缩短,机场使用寿命延长。
    4、弹性运动场
    据报道一个网球场要消耗500条轮胎的胶粉,一个田径比赛用综合运动场要消耗数千条废轮胎胶粉。无疑这种运动场的发展是胶粉利用的重要途径。我国举办的亚运会田径场就是用胶料生产的塑胶跑道。
    5、防水卷材市场
    1986年,前苏联将胶粉成功地应用于橡胶沥青防水卷材,无机绝缘卷材和三层板材组成的隔音复合地板等建筑材料中。90年代以来,我国北方地区普遍开始把粗胶粉用于防水卷材。北京京辰工贸公司每年生产精细胶粉1000吨,用于自产的野牛牌防水卷材,并正在用80目以上精细胶粉开发建材新产品。专家的建议,政府应进一步规范建筑材料市场,促进胶粉在建筑领域中的应用。 
    6、隔音壁
    隔音壁是为了降低噪音,在住宅区沿公路、机场、建筑工地等噪音发生地所设置的隔音装置。利用胶粉制造的复合隔音壁,具有良好的噪音反射性和吸音性,而且对风化和应力具有较高的抵抗性。其单位面积重量轻,运输、组装、解体容易。
    废旧轮胎生产胶粉企业需要政策扶持
    北京泛洋伟业科技有限公司是一家废旧橡胶回收利用的高新技术企业,曾经红红火火。由于得不到国家政策扶植,再加上市场混乱,企业生产难以为继,被迫停产了。该公司于2000年5月在北京远郊区投资建设年产1万吨精细胶粉生产基地,2001年5月完成第一期5000吨生产线设备安装调试,投入正式生产并向国内外客户供货。产品为80-200目精细胶粉,是国内外同行公认的唯一一家能够在常温下工业化批量生产200目超细橡胶粉的厂家。该生产线从废胎投入到精细胶粉成品的包装,连续自动化生产,经粗碎、中碎、除杂(金属、纤维)、专用粉碎助剂处理、精碎、分级等程序,全线各工艺技术指标在中央计算机集中控制室的监控下进行全自动运行,是国内同行业第一条全自动计算机集中控制精细胶粉生产线,生产规模也名列全国同行业前矛。该公司常温助剂法制精细胶粉,开创了工业化批量生产200目以上(粒径75μm以下)的精细胶粉、超细胶粉,使废旧轮胎再利用产品向更高附加值方向直至橡胶纳米材料迈进了一大步。这些超细胶粉在新型橡塑共混材料、新型建筑装饰材料、特种喷涂、改性沥青用于高速公路等新材料开发方面,有着广阔的前景。
    由于废旧橡胶回收利用行业的混乱,国家在这一领域又没有明确的政策规定,这家企业在挣扎了4年之后,被迫停产。一是高税率使企业陷入严重亏损。由于废旧轮胎都是从进城收废品的农民手中购买,无法取得增值税发票,企业要全部负担销售额17%的增值税。环保型废弃物再利用企业与机械、化工等其它制造业抵扣进项税后的6%实际增值税相比,实际税赋是他们的几倍。高昂的废旧轮胎收购成本和高额税收,已经使产品成本高于发达国家的同类产品。二是环保型再生资源产品的利用缺乏政策支持。胶粉作为无污染的再生资源,其应用利国利民,理应得到政府的大力支持,但目前由于政策方面的障碍,很难在国内市场推广。
    有关人士呼吁,希望政府能制定一项切实可行的措施,对废旧轮胎再生处理企业实行“国民待遇”。诸如调整废旧轮胎胶粉生产加工,资源再利用企业的增值税征收办法;制定鼓励各行各业使用橡胶资源再利用产品的政策等等,只有政策真正到位,才能使这些企业起死回生,也才能够真正实现旧轮胎资源化的持续发展道路。
    参考文献:
    1、聂永丰等 三废处理工程技术手册 北京 化学工业出版社 2000
    2、废变宝公司 简论我国废旧橡胶粉现状与未来 再生资源研究 2001




























    Produce the gum powder- discard the direction that old tire recover exploitation
    Summary:Along with rubber industry and industrial development in cars, discard a flood ofly the old one , rubber product and its side Cape waste also increases continuously, according to covariance, our country annually only the tire discards the deal little less than 1,500,000 ton, and pass to increase with every year 10% speed.Because can'ting be synthesized the exploitation, become the industry garbage mostly, since wasted a flood of using the resources, resulting in the pollution of the environment again.
    Key phrase:Soundproof wall in powder in gum
    Along with rubber industry and industrial development in cars, discard a flood ofly the old one , rubber product and its side Cape waste also increases continuously, according to covariance, our country annually only the tire discards the deal little less than 1,500,000 ton, and pass to increase with every year 10% speed.Because can'ting be synthesized the exploitation, become the industry garbage mostly, since wasted a flood of using the resources, resulting in the pollution of the environment again.For long time, the application handles to discard the old rubber most extensively with discard the method of the old tire is to makes the reborn rubber, but this kind of method exsits consume can high, labor the strength is big, the efficiency is low, polluting serious etc. problem.
    Since 70's, the industry prospers there is in the aspects of discarding the old rubber to make use of two times very big development in nation.Is since 90's particularly, study one after another a method for the normal temperature smashes with the low temperature the very small sulphur of manufacturing of craft turns the gum powder combine the formation scale produces.This kind of fine gum powder(80-120 eyes) is a kind of important additive.For example, increase the fine gum powder to crude rubber inside( general the rubber products of add the deal can amount to 50%), can increase the function of the gum powder, bear the dynamic function in tired etc..Join 20% gum powder in Germany, tire product, can increase its bear to whet the sex, the service life of the extension tire, the gum powder is more thin, the elevated range is more big.The price of the gum powder only contain crude rubber of 1/3 a 1/2, can lower the tire cost consumedly from here.The fine gum powder can also increase the plastics inside, the material of rubber that produce out, the strength is high, bear to whet, the flexibility was good and extended the application of the plastics.Increase the fine gum powder in traditional building material, can produce the quakeproof, defend the split , leakproof, new article in heavy duty building materials.
    Although the current exploitation discards the old tire turns over the new exploitation and cut to pieces to do the fuel useds for generating electricity, chemistry split solution recovery the carbon is black with fuel oil, make into gum an etc. various paths, international incline toward more and more up the exploitation discard old tire produce gum powder.Because the advantage that rubber powder have got and can't act for.The latter has no reborn the pollution that gum bring when producing, also having no the other polluting two times.The most miraculous place in powder in rubber consists in, can make utilization that discard the old tire attained 100%, can circulate the usage, is a real circulating exploitation and can keep on the development.The superhighway road material inside of the United States, provision must at increase 25% in the pitch above of gum powder, can defend the jelly, antiskid, the watertightness falls to sink, and strengthen quiet and dynamic strengths of the road, improves consumedly the loading ability of the road.( roughly 4 times)
    The current our country still is placed in to fall behind the appearance in the aspects of fine gum powder producing.According to statistics incompletely, the reborn gum in national size business enterprise is near 500 house, the total production ability amount to 1,000,000 yields are roughly ten thousand tons are above, residing the world first.There are about more than 40 houses in our country gum powder production factory house, total yield roughly 50,000 ton, its production with apply the total falling behind, the reborn rubber is placed in still predominant position.
    Program the outline 》 according to the 《 car industry"9 5", the car industry will develop to become the national economy a pillar industry gradually, producing with its the tire of the kit too fast fierce development, this brought the gum powder market the enormous development potential, according to inquisition, only the tire of the province of Shandong produces business enterprise, every year the gum powder needed at ten thousand ton above, but current basic depend on to import the solution.At the same time along with gum powder application in other realm, its market foreground is very and vast.
    The our country discards the old tire produces the technical development in powder in gum:
    The our country gum powder produces to begin from the period after 80's.Our country in 1989 first time a regiment leaves for Germany investigates the rubber makes use of the circumstance.The "8 5" programming inside be turned by Qingdao the faculty of engineering cooperates with reborn gum in high dense in Shandong factory, aviation boat a the 609 graduate schools, undertaking the original chemical engineering subordinate reach of" low temperature refrigeration the method produces very small gum powder and its application studies" of offending and closing item, refrigeration adoption turbine air inflation method, and pass to authenticate in 1993.The henceforth Chinese section college low temperature engineering center, Peking an university also opened the exhibition this aspect the research the work.This period, the some is original to living the factory house that gum produce big gum powder(40 eyes or so in the center product) makes use of the powder grind empress, through activate to handle the production quantity activate the gum powder not much;At the same time, some region in north, Jiangsu, Liaoning, Guangdong, Shandong, etc. of Zhejiang in river successively from the United States, Italy, France, Germany...etc. nation of the different company ushers in more than 10 production lines and single machine equipmentses, make our country gum powder produced to start the start, but these production lineses adopt normal temperature method more to produce, almost can produce the big gum powder with the thin gum powder.(60 eyes)For this, the local and some machine equipments manufactory also starts normal temperature system that researching to manufacture and adopting the equipments has the very small gum powder.1996 hereafter, Dalian, river's, have no tin, bead sea, mountain west etc. ground to manufacture one after another on a trial basis the rubber smashes the machine combines the proceeding small scale produces,1998 Shenzhen eastern region group developments normal temperature gum the powder produces,1999 bead sea economy with area industry machine electricity technique the graduate school researched to manufacture to succeed the liquid nitrogen the refrigeration method( very small gum in the type of JY powder production line) with the greenery rubber limited company of Qingdao, making for the our country the very small sulphur turned the gum powder to provide again an equipments, can foresee the future and very small gum the powder production will have the bigger development.
    The normal temperature presses the method in the widespread usage in our country.In regard to produce gross measures, the discarding of our country gum smash the production to regard normal temperature method as principle still.The general adoption a ditch is ground, a light or light are thin ground.The business enterprise in small scaled adoption ditch light have to proceed the big at the same time ground with thin ground, do like this the investment certainly little, cover small, but the equipments safety all will suffer the restrict with the yield.The ground machine in big of the abroad is bigger than local equipments generally and all, produce the efficiency high.
    In recent years local development a kind of new dish work smashes the machine, regarding shearing to slice to grind as the principle, the dish of bears to whet, working the life span is longer, can is 4 millimeters of a degree below discard the gum piece is a to smash a degree 80 eyes are above.Discovers through the research, the certain a the dosage of mix for of gum powder at certain function requesting bottom, gum powder suffers the big restrict.Toes increases to discard the old rubber make use of the value, having to proceed to change the sex to the gum powder.The gum powder handles with every kind of surface the method changes the sex, making into the live gum powder, not only significant increase mix dosage, and pull to stretch the application, fatigue livings hot, bear to tear to pieces the sex and bear to wear sex all contain exaltation.Technical development in powder in live gum, extend the gum powder replace the part livings the gluey application, improving the gum anticipate to process the sex, keeping function that mix dosage gum anticipate, reduce the product function lose, the mix does not need to pump capital into with the process at the same time.
    Current live gum powder contain three kinds of productions method:The machine chemistry method, single, polymer draws the layer method with radiates method.The our country domestic adoption machine chemistry method produces live gum powder contain substantial advance, at radiate the method produced the reborn gum in foundation in D to obtain the result with the gum powder, at draw the layer pack reply the technique did large quantity the work.The domestic handles with the single, polymer live gum in manufacturing powder than the eye-catcher is a gum powder that hua south science and engineering university handles a path as with 5 fens resin 0.6 mm (thirty eyes).According to analyze the resin of fen turn with sulphur the gum powder becomes to wear the network construction with each other, the resin of fen spread with foundation quality gum mutually at the same time, producing to hand over totally the unite make interface layer keeps to glue to match betterly, constituting much more stable mutually system.
    Discard the fine gum in method in normal temperature in old rubber( tire) powder a production line
    Then discard the fine gum in method in normal temperature in old rubber( tire) powder a production line is the green wreath in main Zhejiang rubber powder engineering limited company have established in the state City of Zhejiang.The company be smashed by plentiful benefit in Zhejiang equipments limited company, Zhejiang heaven the gui valley starts a business to invest the limited company to make with the green wreath in the state City of machine the limited company unites the investment creates to set up.The company invest the total amount 150,020,000 0% domestics discard most large-scalely the old tire normal temperature fine smashes the equipments produces base and years produce 2 ten thousand the fine rubber powders of tons process to demonstrate the production line, and regard this as the center, the formation discards the old tire recovery handles, deep process and the rebirth makes use of the national class industrial park of the industry chain.It is new to create the green wreath in Zhejiang company that set up owns of a production line primarily be ushered in by plentiful benefit company German technique development of" before discarding the old tire handle the equipments" with green wreath company independence development of" XJF type discards the old rubber normal temperature method fine smashes the equipments" match each other a set of but, founded to under the normal temperature term will discard old tire whole embryo the industrialization the batch quantity produce 60-200 the precedent of fine gum in eyes powders.
    Fine gum in the normal temperature's method powder a production line needs only in production line the power supply of the equipment cowgirl equips with the headwaters can under the normal temperature will discard old tire whole embryo smash 40 ~ 200 fine gum in purposes powder, not only can make discard the old tire gum to escape from with the steel wire, the cloth of curtain , from but reduced the workload of the manufacturing gum powder with take off the silk separate the work preface, combining can increase the exploitation of the steel wire value, lower the production cost, from the technique the pure degree that guaranteed the gum powder, but also the production line has no the any polluting two times.Whole production line has the equipments installs reasonable, a gum rate is high, the service life is long, the motive consumes low, the noise is low with automate the high etc. in degree advantage, various techniques index sign attains completely even exceed the low temperature of the abroad refrigeration smash the production line, and also better than current domestic just develop successful air turbine cool off cold gum in system powder produce technique, equipments investment only low temperature refrigeration smash the production linear 1/8 or so, the production cost is only 1/3.
    Fine gum in the normal temperature's method powder a production line is main to be incised by inside turn the machine, inside turn rubs the gum machine, whole the crusher of embryo , rubber steel wire separates the machine and break the gum machine, fiber separates the ground machine, ratings in machine, machine and measure to pack automatically the system, motive goes together with to give or get an electric shock the system, calculator from control system and related assistance equipmentses constitute.Its main work principle and produce process:Discard the tire turn inside the → incise machine → whole embryo crusher → rubber steel wire separates the machine → rubber steel wire → separates the machine → breaks the empty extension in→ in ground machine in→ in machine in gum → packer the → finished product.
    In produce homework, all electric appliances motive can be proceeded by calculator the solid hour supervises and control, and open, shut down to the whole distance the sequence proceed the auto enactment, real realizes the production linear and high and dependable revolves;The cooling water needed in the work can circulate the usage;Establish the super and thin powder dust collections system to proceed to whole production line the powder dust collect, real attain the " spotless".The production line has the craft route forerunner, the unite moves to turn, the automation degree is high, the production cost is low, the product quantity is high and low and free from pollution etc. in noise characteristics, produce for the our country normal temperature the fine gum powder came out a new road for matching Chinese state of the nation son.
    The old tire that discard the market produces the gum powder makes use of the space
    Recent two years, the gum powder industry is already booming to develop, the relevant expert points out, the gum powder industry represents the old tire resources that discard the development direction synthesizes the exploitation, thering will be the vast market foreground certainly.However worthy of remark is, the gum powder industry formation start and then sank into a kind of price that have the situation have no the municipal.Investigate its reason, is the serious in development in applied technique empress of the gum powder primarily.For this, experts suggest, the current pass in industry in powder in gum sets up the problem wants with the market requires with for lead to, with development applied technique for means, make stronger with grow five greatest markets:

    1, tire market
    As early as 1953, the United States used for the tire production to certain the gum powder of a path.In 1989, the rubber of Qingdao two factories used for gum powder to tire production directly at the local a house.In 1995, the gum powder applies in original chemical engineering a point factory house with some the small business enterprise is inside universal, only 69 points factory is in its production of 18,717,000th the gum powder that mix use amount to 1.7 ten thousand ton.Because the crude rubber price descends, unsteady etc. in quantity in powder in gum factor,1996 empress gum powder is in tire produce of the application appears the slippery , rises to start backing up again in 1999.Current, the inside section enters company etc. business enterprise produces of 880 eyes above the embryo gum powder has started replacing 40 eyes,60 eyes activate the gum powder, applying directly in the production of the tire, effective."
    After 1995 our country the rubber brick of the Taiwan factory products at Peking exhibits the building exhibition, Peking, Shaoxing, Fuzhou, Nanking...etc. ground does the factory continuously.Chinese chemical engineering in《 in June in 1999 report 》 concerning Liaoning east 《 is unemployeed the big industry in husband and wife achievement, discarding the old tire take off the report way that embryo change the brick 》 also cause a sensation the whole country, make more than twenty? Olympic game for chance, fight for to expand at stadium building, school, infant park, community, guest house, transact floor etc. ground build rubber brick, rubber floor, runway, lawn...etc., like this can not only digest ten thousand above gum powder in tonses, but also out country?
    3, superhighway market
    Use the gum powder to proceed to change to the pitch the sex build highway application too very extensive.There is already some city,such as river's west, Hubei, Guangzhou, Peking...etc. ground, in China, building one after another on trial road segment.Practice the proof, change the highway that sexual pitch build with the gum powder, can reduce the road cracked with soften, the road freezes not easily with beat slippery, increases to drive the safety, can also increases road life span, compare the service life of the general pitch road to increases at least a times.1.63 kilometers of of the road can consume 10,000 discard the tire.Build the superhighway principle together similar, in runway material the mix turns the gum powder with the sulphur, canning increase the runway flexibility to rub the sex with the ground, improving the ability that summer anti- insolation, winter anti- keep in deep freeze.From but make rise and fall aeroly steady, the safe and dependable increases, the runway shortens, airport service life extension.
    4, flexibility athletic field
    Want to consume 500 gums of tire powder according to report an a tennis court, a track and field events uses to synthesize the athletic field wants to consume several thousand discard the tire gum powder.Doubtless the development of this kind of athletic field is an important path that gum powder make use of.The Asian Games farmland path a the runway of plastics for is with the gum anticipating production that our country hold.
    5, waterproof a material market
    In 1986, the former Soviet Union is successfully applied gum powder in rubber pitch waterproof a material, have no the machine insulates a material with three lamination materials constitute of soundproof reunite floor etc. building material inside.Since 90's, the widespread beginning in northern region in our country used for the big gum powder waterproof a material.Every year of Peking city work tage company produces the fine gum powder 1000 ton, used for the self-producting gaur card the waterproof a material, and at use 80 eyes above fine gum powder development new product in building materials.The expert's suggestion, government should further norm building material market, promote the gum powder at construct the application in the realm.
    6, soundproof wall
    Soundproof wall is for lowering the noise, the at home District road , Making use of the gum powder makes of reunite the soundproof wall, have the good noise glint with the , and to morals and custom with should the dint have the higher holdout.Its unit area weight is light, conveyance, assemble, disintegration is easy.
    Discarding the old tire produces the gum powder business enterprise demand policy supports
    The ocean industry technology limited company of Peking is a the house discard the high and new technique business enterprise that old rubber recovery make use of, ever red and red fire fire.Because canning not get the national policy props up, plusing the market confusion, the business enterprise produces hard for after, compelled stop production.That company produces in year in developments in investment in far suburban area in Peking in 2000 May 10,000 fine gum in tons powders produce the base, completing May in 2001 Issue 1 5000 ton production line equipments gearings adjust to try, throwing in the formality produces to combine to provide to domestic and international customer goods.Product is 80-200 fine gum in eyes powder, is a domestic and international going together generally accepted and unique a the house can under the normal temperature industrialize the batch quantity produce 200 the factory house of super and thin rubber in eyes powders.That production line from discard the embryo throw in to the packing of the fine gum powder finished product, continuing the automation produce, is ground through the big , ground, divided by miscellaneous( metals, fiber), the appropriation smashes to help a handles, the is ground, ratings etc. procedure, each craft of whole line technique index sign concentrates in the central calculator the control room supervises and control the bottom proceeds the full-automatic movement, ising a domestic to go together the industry a full-a ...
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